Пассивные и активные элементы электрических цепей

Элементом электрической цепи называют идеализированное устройство, отображающее какое-либо из свойств реальной электрической цепи.

Пассивные элементы электрических цепей

Линейная индуктивность характеризуется линейной зависимостью между потокосцеплением ψ и током i, называемой вебер-амперной характеристикой ψ = Li. Напряжение и ток связаны соотношением u = d ψ/dt = L (di/dt)

Коэффициент пропорциональности L в формуле и называется индуктивностью и измеряется в генри (Гн).

Линейная емкость характеризуется линейной зависимостью между зарядом и напряжением, называемой кулон-вольтовой характеристикой q = Cu

Активные элементы электрических цепей

Источник тока – это идеализированный элемент электрической цепи, ток которого не зависит от напряжения на его зажимах.

Внутреннее сопротивление идеального источника тока равно бесконечности.

Различают четыре типа зависимых источников.

1. ИНУН – источник напряжения, управляемый напряжением: а) нелинейный, б) линейный, μ – коэффициент усиления напряжения

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Элементы цепи.

Когда же существует зависимость параметров элементов электрической цепи от напряжения или тока, графики ВАХ этих элементов будут иметь криволинейный характер, то такие элементы цепи называются нелинейными.

Нелинейной электрической цепью является содержащая хотя бы один из нелинейных элементов электрическая цепь. Различаются в теории электрических цепей пассивные и активные элементы цепи. Пассивные элементы потребляют энергию в электрической цепи, которую в нее вносят активные элементы.

Пассивные элементы цепи.

Обладающий свойством необратимого рассеивания энергии идеализированный элемент электрической цепи называется резистивным сопротивлением.

Вольт-амперная характеристика и его графическое изображение данного элемента показаны на рисунке.

Связаны между собой ток и напряжение на резистивном сопротивлении следующими зависимостями: u = iR, i = Gu. В данных формулах коэффициенты пропорциональности R (сопротивление) и G (проводимость) измеряются в омах [Ом] и сименсах [См]:

Идеализированный элемент электрической цепи, который имеет свойство накапливать энергию магнитного поля называется индуктивным элементом.

Линейной зависимостью между током i и потокосцеплением ψ характеризуется линейная индуктивность, получившая название вебер-амперная характеристика ψ = Li.

Соотношением u = dψ/dt = L(di/dt), связываются между собой ток и напряжение.

В данной формуле коэффициент пропорциональности L и называется индуктивностью, единицей его измерения является генри (Гн).

Идеализированный элемент электрической цепи называется емкостным элементом (емкостью), если он обладает свойством накапливать энергию электрического поля.

Кулон-вольтной характеристикой q = Cu называется линейная зависимость между зарядом и напряжением, характеризующаяся линейной емкостью. Связаны ток и напряжение емкости соотношениями:

Активные элементы цепи.

Элементы цепи, отдающие энергию в цепь, считающиеся источниками энергии называются активными элементами. Различаются зависимые и независимые источники энергии. К независимым относятся источник тока и источник напряжения.

Под источником напряжения подразумевается идеализированный элемент электрической цепи, напряжение на зажимах которого не имеет зависимости от протекающего через него тока.

У идеального источника напряжения равно нулю внутреннее сопротивление.

Идеализированный элемент электрической цепи, от напряжения на его зажимах ток которого не зависит, называется источником тока.

В идеальном источнике тока внутренне сопротивление равно бесконечности.

Если величина тока (напряжения) зависит от тока или напряжения другого участка цепи, то такие источники тока (напряжения) называются зависимыми (управляемыми). Транзисторы, электронные лампы, работающие в линейном режиме усилители моделируются зависимыми источниками.

Существует четыре типа зависимых источников:

Источник

Активная и пассивная электрическая цепь

Вы будете перенаправлены на Автор24

Элементы электроцепей могут быть соединены в схемах за счет различных способов. Для каждого из них существуют некоторые закономерности, установленные такими учеными, как Ом и Кирхгоф.

Графическое изображение реальной электроцепи условными символами считается электрической схемой. Она, в свою очередь, считается идеализированной цепью, служащей в качестве расчетной модели реальной цепи и иногда называемой эквивалентной схемой замещения. Она по возможности должна отображать реальные процессы, осуществляемые в действительности.

Понятие электрической цепи и ее элементов

Электрической цепью считается комплекс электротехнических устройств, образующих путь к прохождению электротока и ориентированных на передачу, распределение и взаимное преобразование электрической и иных разновидностей энергии.

Электромагнитные процессы, протекающие в устройствах электроцепи, могут описать такие понятия, как электродвижущая сила, напряжение и ток.

Электрические цепи называют цепями постоянного тока, когда в них получение электрической энергии, а также её передача и преобразование осуществляются при условии неизменности во времени тока и напряжения.

Базовыми элементами электрической цепи будут являться источники и приемники электроэнергии, которые соединяют между собой провода.

Каждая электроцепь включает в себя разнообразные устройства и объекты, отвечающие за формирование путей для прохождения электрического тока. Условным образом все элементы электроцепи разделяются на три составные части:

В электроцепях соединение потребителей может быть комбинированным, последовательным, параллельным.

Готовые работы на аналогичную тему

Активные элементы электрической цепи

Элементы в составе электрических цепей существуют в формате активности и пассивности. В качестве активных считаются источники электроэнергии.

Источники, подобно всем остальным элементам электрической цепи, могут характеризоваться как линейные и нелинейные. Линейным свойственна линейная внешняя характеристика. При условии постоянства напряжения на выходе источника и его независимости от тока в нагрузке, такой источник называют источником ЭДС.

Базовым признаком активных составляющих выступает их способность отдачи электрической энергии. Источники тока и ЭДС называют идеальными для электрической энергии, что обусловлено отсутствием потерь энергии в них, поскольку их проводимость и сопротивление считаются бесконечными:

В ситуации, когда потери электроэнергии внутри источника не компенсируются, ему свойственна наклонная внешняя характеристика. Такие источники будут называться реальными.

Пассивные элементы электрической цепи

Пассивными элементами считают разновидности потребителей и накопителей электроэнергии. Существует многополюсная аппаратура, чье функционирование основано на базе двухполюсных элементов. Все активные элементы электроцепи могут существовать как в независимом, так и в зависимом формате.

К первой категории относят источники тока и напряжения (идеализированный элемент в цепи с нулевым значением внутреннего сопротивления). Источник тока также представляет собой совершенный элемент с независимостью тока от напряжения на зажимах, со стремлением значения внутреннего сопротивления к бесконечности.

Зависимые источники напряжения и тока такими считаются при условии зависимости указанных величин от параметров напряжения и тока на ином участке цепи. Типичными представителями выступают электролампы и транзисторы, чье функционирование происходит в режиме линейности.

Главные пассивные элементы электроцепи представляют резисторы, индуктивные катушки и конденсаторы, с помощью которых осуществляется регулирование параметров тока и напряжения на отдельно взятых участках.

Резистивное сопротивление относят к идеализированным элементам в цепи. Его базовым свойством считают необратимое энергетическое рассеивание. Зависимость напряжения и тока резистивного сопротивления выражают формулы:

Индуктивность считают еще и коэффициентом пропорциональности. Ёмкостные элементы (то есть конденсаторы) обладают свойством накопления энергии электрического поля. Показатель линейной емкости является линейной зависимостью между зарядом и напряжением, выраженной формулой:

Источник

Элементы электрической цепи (активные, пассивные)

Каждая электрическая цепь включает в себя различные устройства и объекты, создающие пути для прохождения электрического тока. Для описания электромагнитных процессов, происходящих в каждом из них, применяются такие понятия, как электродвижущая сила, ток и напряжение.

Условно все элементы электрической цепи разделяются на три составные части:

Схемы электрических цепей

Элементы электрических цепей могут соединяться в схемах различными способами. Для каждого из них существуют определенные закономерности, установленные и сформулированные учеными Омом и Кирхгофом. Соединение потребителей в электрических цепях может быть последовательным, параллельным и комбинированным.

Последовательное соединение. В этом случае с увеличением количества потребителей, происходит рост общего сопротивления цепи. Отсюда следует, что значение общего сопротивления будет состоять из суммы сопротивлений каждой подключенной нагрузки. Поскольку на всех участках цепи проходит одинаковый ток, в связи с этим на каждый элемент распределяется только часть общего напряжения. Если какой-либо прибор или устройство перестает работать, наступает разрыв цепи. То есть, при выходе из строя хотя бы одной лампочки, остальные тоже не будут работать, как это случается, например, в елочных гирляндах. Однако в последовательную цепь можно включить большое количество элементов, каждый из которых рассчитан на значительно меньшее сетевое напряжение.
Параллельное соединение. В этом случае к двум точкам электрической цепи подключается сразу несколько потребителей. Напряжение на каждом участке будет равно напряжению, приложенному к каждой узловой точке.

На представленной схеме хорошо просматривается возможность протекания тока различными путями. Ток, притекающий к месту разветвления, далее проходит к двум нагрузкам, имеющим определенное сопротивление. В результате, он оказывается равным сумме токов, расходящихся от данной точки. Происходит снижение общего сопротивления цепи с увеличением ее общей проводимости, состоящей из проводимостей обеих ветвей. Соединение обеспечивает независимую работу потребителей. То есть, при выходе из строя одного из них, остальные будут нормально работать, поскольку цепь остается не разорванной.

Элементы электрической цепи

Каждая электрическая цепь включает в себя различные устройства и объекты, создающие пути для прохождения электрического тока. Для описания электромагнитных процессов, происходящих в каждом из них, применяются такие понятия, как электродвижущая сила, ток и напряжение.

Условно все элементы электрической цепи разделяются на три составные части:

Вторая – элементами, преобразующими электричество в другие виды энергии. Они больше известны, как приемники.

Активные и пассивные элементы электрической цепи

Элементы, входящие в состав электрических цепей, могут быть активными и пассивными. Основным признаком активных составляющих, считается их способность отдавать электроэнергию. Типичными представителями являются генераторы и другие источники электроэнергии, усилители электрических сигналов и другие. Пассивными элементами считаются различные виды потребителей и накопителей электрической энергии. К ним относятся конденсаторы, резисторы, катушки индуктивности и другие двухполюсные устройства. Существует многополюсная аппаратура, функционирующая на базе двухполюсных элементов.

Все активные элементы электрической цепи могут быть независимыми и зависимыми. В первую категорию входят источники напряжения и тока. В свою очередь, источник напряжения считается идеализированным элементом цепи, у которого напряжение на зажимах не зависит от протекающего через него электрического тока, а внутреннее сопротивление имеет нулевое значение. Источник тока также является безупречным элементом, у которого ток не зависит от напряжения на зажимах, а значение внутреннего сопротивления стремится к бесконечности.

Зависимые источники напряжения и тока именуются таковыми, когда эти величины зависят от параметров напряжения и тока на другом участке цепи. Типичными представителями являются электролампы, транзисторы, усилители, функционирующие в линейном режиме. Основные пассивные элементы электрической цепи представлены резисторами, индуктивными катушками и конденсаторами, с помощью которых регулируются параметры тока и напряжения на отдельных участках.

Понятие электрической цепи и ее элементов

Электрической цепью считается комплекс электротехнических устройств, образующих путь к прохождению электротока и ориентированных на передачу, распределение и взаимное преобразование электрической и иных разновидностей энергии.

Готовые работы на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту Узнать стоимость

Электромагнитные процессы, протекающие в устройствах электроцепи, могут описать такие понятия, как электродвижущая сила, напряжение и ток.

Электрические цепи называют цепями постоянного тока, когда в них получение электрической энергии, а также её передача и преобразование осуществляются при условии неизменности во времени тока и напряжения.

Базовыми элементами электрической цепи будут являться источники и приемники электроэнергии, которые соединяют между собой провода.

Каждая электроцепь включает в себя разнообразные устройства и объекты, отвечающие за формирование путей для прохождения электрического тока. Условным образом все элементы электроцепи разделяются на три составные части:

В электроцепях соединение потребителей может быть комбинированным, последовательным, параллельным.

Ищешь идеи для учебной работы по данному предмету? Задай вопрос преподавателю и получи ответ через 15 минут! Задать вопрос

Условные обозначения элементов электрической цепи

Для удобства анализа и расчетов электрических цепей, все их составляющие отображаются в виде специальных схем. Данные схемы состоят из условных обозначений используемых элементов и способов их соединения. Условные обозначения в странах СНГ могут отличаться от символики, принятой в других государствах, соответственно, будут различаться и сами схемы, поскольку использовались различные системы графических маркировок.

Все элементы на схемах условно разделяются на три группы:

Все эти составляющие охвачены единым электромагнитным процессом, поэтому они включаются в общую схему с использованием специальных условных знаков. Следует учитывать, что вспомогательные элементы могут не указываться на схемах. Не указываются и соединительные провода, если их сопротивление значительно ниже, чем у составных элементов. Источники питания обозначаются в виде электродвижущей силы. При необходимости проставляются пояснительные надписи.

Активные элементы электрической цепи

Элементы в составе электрических цепей существуют в формате активности и пассивности. В качестве активных считаются источники электроэнергии.

Источники, подобно всем остальным элементам электрической цепи, могут характеризоваться как линейные и нелинейные. Линейным свойственна линейная внешняя характеристика. При условии постоянства напряжения на выходе источника и его независимости от тока в нагрузке, такой источник называют источником ЭДС.

Базовым признаком активных составляющих выступает их способность отдачи электрической энергии. Источники тока и ЭДС называют идеальными для электрической энергии, что обусловлено отсутствием потерь энергии в них, поскольку их проводимость и сопротивление считаются бесконечными:

В ситуации, когда потери электроэнергии внутри источника не компенсируются, ему свойственна наклонная внешняя характеристика. Такие источники будут называться реальными.

Пассивные и активные элементы электрических цепей

Пассивные элементы электрических цепей

Индуктивным элементом называется идеализированный элемент электрической цепи, обладающий свойством накопления им энергии магнитного поля. Графическое изображение этого элемента показано на рисунке (а — нелинейного, б — линейного).

Линейная индуктивность характеризуется линейной зависимостью между потокосцеплением ψ и током i, называемой вебер-амперной характеристикой ψ = Li. Напряжение и ток связаны соотношением u = d ψ/dt = L (di/dt)

Коэффициент пропорциональности L в формуле и называется индуктивностью и измеряется в генри (Гн).

Емкостным элементом (емкостью) называется идеализированный элемент электрической цепи, обладающий свойством накапливания энергии электрического поля. Графическое изображение этого элемента показано на рисунке. (а — нелинейного, б — линейного).

Линейная емкость характеризуется линейной зависимостью между зарядом и напряжением, называемой кулон-вольтовой характеристикой q = Cu

Активные элементы электрических цепей

Источник напряжения — идеализированный элемент электрической цепи, напряжение на зажимах которого не зависит от протекающего через него тока.

Источник тока – это идеализированный элемент электрической цепи, ток которого не зависит от напряжения на его зажимах.

Внутреннее сопротивление идеального источника тока равно бесконечности.

Различают четыре типа зависимых источников.

1. ИНУН – источник напряжения, управляемый напряжением: а) нелинейный, б) линейный, μ – коэффициент усиления напряжения

2. ИНУТ — источник напряжения, управляемый током: а) нелинейный, б) линейный, γн – передаточное сопротивление

3. ИТУТ – источник тока, управляемый током: а) нелинейный, б) линейный, β — коэффициент усиления тока

4. ИТУН – источник тока, управляемый напряжением: а) нелинейный, б) линейный, S — крутизна (передаточная проводимость)

Источник

Пассивные элементы электрической цепи

Пассивные элементы электрической цепи

В реальных пассивных элементах цепи (резистор, катушка индуктивности, конденсатор) одновременно происходит необратимое рассеяние электрической энергии (потери на тепло), создание магнитного поля и запасание в нем энергии, создание электрического поля и запасание в нем энергии.

Степень проявления этих эффектов в каждом из пассивных элементов различна и зависит от многих факторов. Например, в конденсаторе, помимо основного процесса накопления энергии в виде электрического поля, могут наблюдаться побочные (паразитные) процессы создания магнитного поля и выделения теплоты

Идеальные пассивные элементы. Используют три идеальных пассивных элемента: сопротивление, индуктивность и емкость. В каждом из этих элементов наблюдается только основной энергетический процесс.

Сопротивление (-элемент) — идеальный пассивный элемент, в котором электрическая энергия необратимо преобразуется в тепловую энергию. Количественно способность -элемента преобразовывать электрическую энергию в тепловую характеризуется параметром, называемым сопротивлением . Величина называется проводимостью. Сопротивление измеряется в омах (Ом), а проводимость — в сименсах (См).

Условное графическое обозначение -элемента (сопротивления) приведено на рис. 1.2,а. Рассмотрим случай, когда к сопротивлению приложено внешнее постоянное напряжение , равное разности потенциалов точек 1 и 2, т.е. (рис.1.2,а).

Электрическое поле, возникающее в сопротивлении между точками 1 и 2, воздействует на свободные носители зарядов сопротивления и вызывает в нем электрический ток. Так как , ток направлен от точки 1 к точке 2. Для напряжения , как и для тока , выбирают условно положительное направление и указывают его стрелкой (рис. 1.2).

Зависимость тока элемента от приложенного к этому элементу напряжения называют вольт-амперной характеристикой (ВАХ). Связь тока сопротивления и приложенного к нему напряжения для сопротивления устанавливается законом Ома . Из приведенного выражения следует, что, если сопротивление -элемента постоянно и не зависит от приложенного к нему напряжения, то его ВАХ — прямая, проходящая через начало координат (рис. 1.2,б). Такой -элемент является линейным.

Мгновенная мощность электрического тока в -элементе . Она является квадратичной функцией тока или напряжения и не может принимать отрицательных значений, следовательно, энергия всегда поступает от источника в элемент.

В электрической цепи при прохождении тока происходит ряд превращений энергии. Во внешнем участке цепи работу по перемещению электрических зарядов совершают силы стационарного электрического поля. Энергия этого поля в общем случае может превращаться в другие виды энергии: механическую, тепловую, энергию электромагнитного излучения.

В сопротивлении (-элементе) работа электрического поля приводит только к его нагреванию. Количество выделившейся теплоты равно совершаемой током работе. Это следует из закона Джоуля-Ленца, в соответствии с которым количество теплоты , выделяемой током на участке цепи в течение времени , равно .

По своим свойствам к -элементу наиболее близок реальный пассивный элемент, называемый резистором.

Индуктивность (-элемент) — идеальный пассивный элемент, обладающий способностью создавать магнитное поле и накапливать в нем энергию. В индуктивности запасание энергии электрического ноля или преобразование электрической энергии в другие виды энергии не происходит. Условное графическое обозначение индуктивности показано на рис. 1.3.

Количественно способность -элемента накапливать энергию магнитного поля характеризуется параметром, называемым индуктивностью. Индуктивность определяется по формуле , где — число витков катушки, — магнитный поток катушки, возбуждаемый током — потокосцепление. Магнитный поток и потокосцепление измеряют в веберах (Вб), индуктивность — в генри (Гн).

У линейной индуктивности индуктивность сеть величина постоянная, она не зависит от тока и, следовательно, характеристика линейна.

Если потокосцепление , т.е. изменяется во времени, то по закону электромагнитной индукции в индуктивности наводится ЭДС самоиндукции . Знак минус в этом выражении обусловлен тем, что ЭДС самоиндукции противодействует изменению потокосцепления и, следовательно, изменению тока .

Величину называют индуктивным напряжением. Для линейной индуктивности

Близким по свойствам к индуктивности является реальный пассивный элемент электрической цепи — индуктивная катушка (катушка индуктивности). В катушке индуктивности происходит не только запасание энергии магнитного поля, но и преобразование электрической энергии в тепловую.

Емкостью (-элементом) называют идеальный элемент, способный создавать электрическое поле и накапливать в нем энергию. Параметром, характеризующим эту способность, является емкость . Здесь и заряд и напряжение на емкости. Единица измерения емкости — фарада (). Запасания энергии магнитного поля или преобразования электрической энергии в другие виды энергии в С-элементе не происходит. Условное графическое обозначения емкости приведены на рис. 1.4.

В линейном -элементе емкость есть величина постоянная, не зависящая от приложенного к ней напряжения . Поэтому зависимость является линейной.

Для линейной емкости связь между током и напряжением

По свойствам к емкости наиболее близок реальный пассивный элемент, называемый конденсатором.

Реальные пассивные элементы. В отличие от идеальных пассивных элементов в реальных пассивных элементах наряду основным энергетическим процессом происходят побочные (паразитные) процессы. Для их учета в реальных элементах строят их схемы замещения, которые являются определенной комбинацией отдельных идеальных элементов.

Конфигурация схемы замещения и значения параметров образующих ее идеальных элементов могут быть разными. Они определяются рабочей частотой, конструктивными и технологическими особенностями изготовления реального элемента, а также требуемой точностью анализа. В каждом из этих случаев схема замещения будет разной.

При работе на высоких частотах вследствие наличия магнитного и электрического полей резистор наряду с сопротивлением имеет некоторую индуктивность и емкость. В схеме замещения резистора (рис. 1.5,а) на высоких частотах -элемент основной, он учитывает сопротивление токопроводящего слоя резистора, а элементы и — паразитные, учитывающие соответственно магнитный поток и электрическое поле резистора.

Реальный пассивный элемент — катушка индуктивности представляет собой обмотку, состоящую из достаточно большого числа круговых витков, размещенных, например, на прямолинейном сердечнике. В схеме замещения катушки индуктивности (рис. 1.5, б), используемой при работе на высоких частотах, является основным параметром, a (сопротивление обмотки катушки) и (межвитковая емкость) — паразитные.

В схеме замещения реального пассивного элемента, называемого конденсатором, (рис. 1.5, в), используемой при работе на высоких частотах, — основной элемент; — паразитные элементы, учитывающие соответственно потери в диэлектрике и индуктивность выводов.

Графическое изображение схем замещения реальных элементов, отображающее соединение реальных элементов электрической цепи и ее свойства, называют схемой замещения электрической цепи иногда просто схемой цепи.

Эта теория взята со страницы помощи с заданиями по электротехнике:

Возможно эти страницы вам будут полезны:

Образовательный сайт для студентов и школьников

Копирование материалов сайта возможно только с указанием активной ссылки «www.lfirmal.com» в качестве источника.

© Фирмаль Людмила Анатольевна — официальный сайт преподавателя математического факультета Дальневосточного государственного физико-технического института

Источник